Scientific American
США

Гигантская "гравитационная дыра" в океане - призрак древнего моря?

Обширная часть Индийского океана располагается на целых 100 метров ниже среднемирового уровня моря из-за значительного ослабления силы земного притяжения, пишет ScientificAmerican. И вот ученым кажется, что они разгадали эту загадку.

Том Меткалф (Tom Metcalfe)

Исследователи говорят, что в Индийском океане есть огромная "дыра" - но не та, через которую может утечь вся эта вода. Геологи имеют в виду, что сила земного притяжения там ниже средней. Быть может, новое исследование наконец-то объяснит природу этого феномена: похоже, за ним стоят плюмы (шлейфы) расплавленной породы, поднимающиеся из недр Африки, и постепенно погружающиеся остатки древнего океанского дна.

В идеальной Вселенной Земля была бы идеальной сферой, и сила притяжения была бы одинаковой на всей поверхности. Но в действительности Земля сплющена близ Северного и Южного полюсов и, наоборот, выпячивается вблизи экватора. Кроме того, сила притяжения в разных регионах разнится в зависимости от массы земной коры, мантии и ядра под ними.

Локальные измерения притяжения посредством наземных датчиков и спутников можно свести воедино - получится наглядная иллюстрация того, как выглядела бы поверхность океана, если исключить другие факторы вроде ветров и приливов. Это утрированное изображение гравитационных максимумов и минимумов нашей планеты в виде выступов и впадин называется глобальным геоидом. При этом одна из самых известных моделей называется "Потсдамская гравитационная картошка" (в честь клубня, который она напоминает, и по местонахождению разработавшего ее немецкого научно-исследовательского института).

Ярко выраженная впадина под Индийским океаном - так называемый Индоокеанский геоидный минимум (ИГМ) - пожалуй, самая выдающаяся гравитационная аномалия на планете. Она занимает площадь свыше трех миллионов квадратных километров и расположена примерно в 1 200 километрах к юго-западу от южной оконечности Индии. (Его гигантские размеры, а также то обстоятельство, что океан кажется относительно плоским в любой заданной точке, говорит о том, что с поверхности впадина не видна). Однако из-за сочетания низкого притяжения непосредственно в этой области и, наоборот, высокого вокруг нее, уровень Индийского океана в зоне аномалии на целых 106 метров ниже среднемирового, объясняет руководитель нового исследования Аттри Гош, геофизик из Индийского научного института в Бангалоре.

По словам ведущего автора исследования аспиранта того же института Дебаньяна Пала, ИГМ был обнаружен в 1948 году в ходе корабельной гравиметрии, выполненной голландским геофизиком Феликсом Андрисом Венингом-Мейнесом. С тех пор эти данные были подтверждены другими корабельными экспедициями и спутниковыми измерениями. Но объяснения этому феномены ученые так и не находили.

Чтобы ответить на этот вопрос, Пал и Гош сравнили более дюжины компьютерных моделей того, как регион формировался последние 140 миллионов лет и как смещались тектонические плиты Земли. В каждой модели использовались разные переменные для конвекции расплавленного материала внутри мантии.

Результаты, опубликованные в Geophysical Research Letters, показали, что ИГМ сформировался из-за характерной структуры мантии в сочетании с прилегающей аномалией под Африкой - так называемой Большой африканской провинцией с низкой скоростью сдвига (LLSVP) или "африканской каплей". "Мы видим, что разогретый материал низкой плотности, поступающий из этой провинции под Африкой, попадает под Индийский океан и создает геоидный минимум", - говорит Гош.

Пал объясняет, что "африканская капля", которую следует считать первопричиной ИГМ, по всей видимости, образована тетийскими плитами глубоко в мантии. Геологи считают их остатками дна древнего океана Тетис, который более 200 миллионов лет назад омывал суперконтиненты Лавразия и Гондвана. И Африка, и Индия некогда входили в Гондвану, но Индия впоследствии сместилась на север в океан Тетис - так около 120 миллионов лет назад и образовался Индийский океан. "Плюмы расплавленной породы возникают, когда сдвигающиеся плиты от старого океана Тетис погружаются в мантию и достигают границы между ядром и мантией, - говорит Пал. - Еще мы показали, что помимо этих шлейфов некоторую роль в возникновении минимума играет и прилегающая мантия".

Геофизик Шицзе Чжун из Университета Колорадо в Боулдере, не участвовавший в последнем исследовании, считает, что это интересная и добросовестная попытка разобраться в Индоокеанском геоидном минимуме. "Нам нравится говорить о положительных гравитационных аномалиях вроде суперплюмов под Африкой и Тихим океаном, - говорит он. - Но геоидная впадина в Индийском океане - одна из сложнейших гравитационных аномалий нашей планеты".

Пал говорит, что геоидная впадина наверняка приняла свою нынешнюю форму примерно 20 миллионов лет назад, когда плюмы начали распространяться в верхней части мантии. И этот процесс, вероятно, будет продолжаться до тех пор, пока материал мантии течет по шлейфу от "африканской капли" - а это может продлиться еще много миллионов лет. Но как только эти потоки иссякнут, пропадет и впадина. "Когда температурные аномалии, вызывающие геоидную низину, сместятся, - заключил Пал, - она тоже понемногу исчезнет".